Springboot 系列（七）web 开发之异常错误处理机制剖析

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前言

相信大家在刚开始体验 Springboot 的时候一定会经常碰到这个页面，也就是访问一个不存在的页面的默认返回页面。

如果是其他客户端请求，如接口测试工具，会默认返回JSON数据。

{
        "timestamp":"2019-01-06 22:26:16",
        "status":404,
        "error":"Not Found",
        "message":"No message available",
        "path":"/asdad"
}

很明显，SpringBoot 根据 HTTP 的请求头信息进行了不同的响应处理。HTTP 相关知识可以参考此处。

1. SpringBoot 异常处理机制

追随 SpringBoot 源码可以分析出默认的错误处理机制。

// org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration
// 绑定一些错误信息 记为 1
    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(value = ErrorAttributes.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
    public DefaultErrorAttributes errorAttributes() {
        return new DefaultErrorAttributes(
                this.serverProperties.getError().isIncludeException());
    }
// 默认处理 /error 记为 2
    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(value = ErrorController.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
    public BasicErrorController basicErrorController(ErrorAttributes errorAttributes) {
        return new BasicErrorController(errorAttributes, this.serverProperties.getError(),
                this.errorViewResolvers);
    }
// 错误处理页面 记为3
    @Bean
    public ErrorPageCustomizer errorPageCustomizer() {
        return new ErrorPageCustomizer(this.serverProperties, this.dispatcherServletPath);
    }
    @Configuration
    static class DefaultErrorViewResolverConfiguration {

        private final ApplicationContext applicationContext;

        private final ResourceProperties resourceProperties;

        DefaultErrorViewResolverConfiguration(ApplicationContext applicationContext,
                ResourceProperties resourceProperties) {
            this.applicationContext = applicationContext;
            this.resourceProperties = resourceProperties;
        }
// 决定去哪个错误页面 记为4
        @Bean
        @ConditionalOnBean(DispatcherServlet.class)
        @ConditionalOnMissingBean
        public DefaultErrorViewResolver conventionErrorViewResolver() {
            return new DefaultErrorViewResolver(this.applicationContext,
                    this.resourceProperties);
        }

    }

结合上面的注释，上面代码里的四个方法就是 Springboot 实现默认返回错误页面主要部分。

1.1. errorAttributes

errorAttributes 直译为错误属性，这个方法确实如此，直接追踪源代码。 

代码位于：

// org.springframework.boot.web.servlet.error.DefaultErrorAttributes

这个类里为错误情况共享很多错误信息，如。

errorAttributes.put("timestamp", new Date());
errorAttributes.put("status", status);
errorAttributes.put("error", HttpStatus.valueOf(status).getReasonPhrase());
errorAttributes.put("errors", result.getAllErrors());
errorAttributes.put("exception", error.getClass().getName());
errorAttributes.put("message", error.getMessage());
errorAttributes.put("trace", stackTrace.toString());
errorAttributes.put("path", path);

这些信息用作共享信息返回，所以当我们使用模版引擎时，也可以像取出其他参数一样轻松取出。

1.2. basicErrorControll

直接追踪 BasicErrorController 的源码内容可以发现下面的一段代码。

// org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.BasicErrorController
@Controller
// 定义请求路径，如果没有error.path路径，则路径为/error
@RequestMapping("${server.error.path:${error.path:/error}}")
public class BasicErrorController extends AbstractErrorController {

    // 如果支持的格式 text/html
    @RequestMapping(produces = MediaType.TEXT_HTML_VALUE)
    public ModelAndView errorHtml(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response) {
        HttpStatus status = getStatus(request);
        // 获取要返回的值
        Map<String, Object> model = Collections.unmodifiableMap(getErrorAttributes(
                request, isIncludeStackTrace(request, MediaType.TEXT_HTML)));
        response.setStatus(status.value());
        // 解析错误视图信息，也就是下面1.4中的逻辑
        ModelAndView modelAndView = resolveErrorView(request, response, status, model);
        // 返回视图，如果没有存在的页面模版，则使用默认错误视图模版
        return (modelAndView != null) ? modelAndView : new ModelAndView("error", model);
    }

    @RequestMapping
    public ResponseEntity<Map<String, Object>> error(HttpServletRequest request) {
        // 如果是接受所有格式的HTTP请求
        Map<String, Object> body = getErrorAttributes(request,
                isIncludeStackTrace(request, MediaType.ALL));
        HttpStatus status = getStatus(request);
        // 响应HttpEntity
        return new ResponseEntity<>(body, status);
    }  
}

由上可知， basicErrorControll 用于创建用于请求返回的  controller 类，并根据HTTP请求可接受的格式不同返回对应的信息，所以在使用浏览器和接口测试工具测试时返回结果存在差异。

1.3. ererrorPageCustomizer

直接查看方法里的 new ErrorPageCustomizer(this.serverProperties, this.dispatcherServletPath);

//org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration.ErrorPageCustomizer
    /**
     * {@link WebServerFactoryCustomizer} that configures the server's error pages.
     */
    private static class ErrorPageCustomizer implements ErrorPageRegistrar, Ordered {

        private final ServerProperties properties;

        private final DispatcherServletPath dispatcherServletPath;

        protected ErrorPageCustomizer(ServerProperties properties,
                DispatcherServletPath dispatcherServletPath) {
            this.properties = properties;
            this.dispatcherServletPath = dispatcherServletPath;
        }
        // 注册错误页面
        // this.dispatcherServletPath.getRelativePath(this.properties.getError().getPath())
        @Override
        public void registerErrorPages(ErrorPageRegistry errorPageRegistry) {
            //getPath()得到如下地址，如果没有自定义error.path属性，则去/error位置
            //@Value("${error.path:/error}")
            //private String path = "/error";
            ErrorPage errorPage = new ErrorPage(this.dispatcherServletPath
                    .getRelativePath(this.properties.getError().getPath()));
            errorPageRegistry.addErrorPages(errorPage);
        }

        @Override
        public int getOrder() {
            return 0;
        }

    }

由上可知，当遇到错误时，如果没有自定义 error.path 属性，则请求转发至  /error .

1.4. conventionErrorViewResolver

根据上面的代码，一步步深入查看 SpringBoot 的默认错误处理实现，查看看 conventionErrorViewResolver 方法。下面是 DefaultErrorViewResolver 类的部分代码，注释解析。

// org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.DefaultErrorViewResolver

// 初始化参数，key 是HTTP状态码第一位。
    static {
        Map<Series, String> views = new EnumMap<>(Series.class);
        views.put(Series.CLIENT_ERROR, "4xx");
        views.put(Series.SERVER_ERROR, "5xx");
        SERIES_VIEWS = Collections.unmodifiableMap(views);
    }
    @Override
    public ModelAndView resolveErrorView(HttpServletRequest request, HttpStatus status,
            Map<String, Object> model) {
        // 使用HTTP完整状态码检查是否有页面可以匹配
        ModelAndView modelAndView = resolve(String.valueOf(status.value()), model);
        if (modelAndView == null && SERIES_VIEWS.containsKey(status.series())) {
            // 使用 HTTP 状态码第一位匹配初始化中的参数创建视图对象
            modelAndView = resolve(SERIES_VIEWS.get(status.series()), model);
        }
        return modelAndView;
    }


    private ModelAndView resolve(String viewName, Map<String, Object> model) {
        // 拼接错误视图路径 /eroor/[viewname]
        String errorViewName = "error/" + viewName;
        // 使用模版引擎尝试创建视图对象
        TemplateAvailabilityProvider provider = this.templateAvailabilityProviders
                .getProvider(errorViewName, this.applicationContext);
        if (provider != null) {
            return new ModelAndView(errorViewName, model);
        }
        // 没有模版引擎，使用静态资源文件夹解析视图
        return resolveResource(errorViewName, model);
    }

    private ModelAndView resolveResource(String viewName, Map<String, Object> model) {
        // 遍历静态资源文件夹,检查是否有存在视图
        for (String location : this.resourceProperties.getStaticLocations()) {
            try {
                Resource resource = this.applicationContext.getResource(location);
                resource = resource.createRelative(viewName + ".html");
                if (resource.exists()) {
                    return new ModelAndView(new HtmlResourceView(resource), model);
                }
            }
            catch (Exception ex) {
            }
        }
        return null;
    }

而 Thymeleaf 对于错误页面的解析实现。

//org.springframework.boot.autoconfigure.thymeleaf.ThymeleafTemplateAvailabilityProvider
public class ThymeleafTemplateAvailabilityProvider
        implements TemplateAvailabilityProvider {
    @Override
    public boolean isTemplateAvailable(String view, Environment environment,
            ClassLoader classLoader, ResourceLoader resourceLoader) {
        if (ClassUtils.isPresent("org.thymeleaf.spring5.SpringTemplateEngine",
                classLoader)) {
            String prefix = environment.getProperty("spring.thymeleaf.prefix",
                    ThymeleafProperties.DEFAULT_PREFIX);
            String suffix = environment.getProperty("spring.thymeleaf.suffix",
                    ThymeleafProperties.DEFAULT_SUFFIX);
            return resourceLoader.getResource(prefix + view + suffix).exists();
        }
        return false;
    }
}

从而我们可以得知，错误页面首先会检查 模版引擎 文件夹下的  /error/HTTP状态码 文件，如果不存在，则检查去模版引擎下的 /error/4xx 或者  /error/5xx 文件，如果还不存在，则检查 静态资源 文件夹下对应的上述文件。

2. 自定义异常页面

经过上面的 SpringBoot 错误机制源码分析，知道当遇到错误情况时候，SpringBoot 会首先返回到 模版引擎 文件夹下的  /error/HTTP 状态码 文件，如果不存在，则检查去模版引擎下的 /error/4xx 或者  /error/5xx 文件，如果还不存在，则检查 静态资源 文件夹下对应的上述文件。并且在返回时会共享一些错误信息，这些错误信息可以在模版引擎中直接使用。

errorAttributes.put("timestamp", new Date());
errorAttributes.put("status", status);
errorAttributes.put("error", HttpStatus.valueOf(status).getReasonPhrase());
errorAttributes.put("errors", result.getAllErrors());
errorAttributes.put("exception", error.getClass().getName());
errorAttributes.put("message", error.getMessage());
errorAttributes.put("trace", stackTrace.toString());
errorAttributes.put("path", path);

因此，需要自定义错误页面，只需要在模版文件夹下的 error 文件夹下防止4xx 或者 5xx 文件即可。

<!doctype html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>[[${status}]]</title>
    <!-- Bootstrap core CSS -->
    <link href="/webjars/bootstrap/4.1.3/css/bootstrap.min.css" rel="stylesheet">
</head>
<body >
<div class="m-5" >
    <p>错误码：[[${status}]]</p>
    <p >信息：[[${message}]]</p>
    <p >时间：[[${#dates.format(timestamp,'yyyy-MM-dd hh:mm:ss ')}]]</p>
    <p >请求路径：[[${path}]]</p>
</div>

</body>
</html>

随意访问不存在路径得到。

3. 自定义错误JSON

根据上面的 SpringBoot 错误处理原理分析，得知最终返回的 JSON 信息是从一个 map 对象中转换出来的，那么，只要能自定义 map 中的值，就可以自定义错误信息的 json 格式了。直接重写 DefaultErrorAttributes 类的  getErrorAttributes 方法即可。

import org.springframework.boot.web.servlet.error.DefaultErrorAttributes;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.context.request.WebRequest;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * <p>
 * 自定义错误信息JSON值
 *
 * @Author niujinpeng
 * @Date 2019/1/7 15:21
 */
@Component
public class ErrorAttributesCustom extends DefaultErrorAttributes {

    @Override
    public Map<String, Object> getErrorAttributes(WebRequest webRequest, boolean includeStackTrace) {
        Map<String, Object> map = super.getErrorAttributes(webRequest, includeStackTrace);
        String code = map.get("status").toString();
        String message = map.get("error").toString();
        HashMap<String, Object> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("code", code);
        hashMap.put("message", message);
        return hashMap;
    }
}

使用 postman 请求测试。

4. 统一异常处理

使用 @ControllerAdvice 结合 @ExceptionHandler 注解可以实现统一的异常处理， @ExceptionHandler 注解的类会自动应用在每一个被  @RequestMapping 注解的方法。当程序中出现异常时会层层上抛

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import net.codingme.boot.domain.Response;
import net.codingme.boot.enums.ResponseEnum;
import net.codingme.boot.utils.ResponseUtill;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
 * <p>
 * 统一的异常处理
 *
 * @Author niujinpeng
 * @Date 2019/1/7 14:26
 */

@Slf4j
@ControllerAdvice
public class ExceptionHandle {

    @ResponseBody
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Response handleException(Exception e) {
        log.info("异常 {}", e);
        if (e instanceof BaseException) {
            BaseException exception = (BaseException) e;
            String code = exception.getCode();
            String message = exception.getMessage();
            return ResponseUtill.error(code, message);
        }
        return ResponseUtill.error(ResponseEnum.UNKNOW_ERROR);
    }
}

请求异常页面得到响应如下。

{
 "code": "-1",
 "data": [],
 "message": "未知错误"
}

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